隧道機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)及管理分析

摘要 自隧道建設(shè)蓬勃發(fā)展以來，隧道機(jī)電系統(tǒng)作為支撐隧道安全、高效運(yùn)行的關(guān)鍵系統(tǒng)，已取得明顯進(jìn)步。但隧道機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行存在諸多問題，如何有效進(jìn)行維護(hù)及管理已勢在必行?；诖?，文章對隧道機(jī)電系統(tǒng)基本構(gòu)成、存在問題及維護(hù)措施進(jìn)行了深入分析，旨在提高隧道機(jī)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，降低故障發(fā)生概率，使隧道運(yùn)營整體效率得到提升，為交通事業(yè)健康發(fā)展提供根本保障。

關(guān)鍵詞 隧道；機(jī)電系統(tǒng)；維護(hù)管理

中圖分類號 U457 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0173-03

0 引言

隧道機(jī)電系統(tǒng)作為隧道運(yùn)營中的關(guān)鍵組成部分，包含通風(fēng)、照明、監(jiān)控等多個子系統(tǒng)，對保障隧道安全、提升行車效率起到關(guān)鍵作用。但隨著隧道使用年限增長及交通流量日益增加，機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)與管理面臨諸多挑戰(zhàn)。因此，該文旨在對隧道機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)與管理問題進(jìn)行深入分析，提出可行性維護(hù)策略及管理方法，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，保證隧道安全運(yùn)行[1]。

1 隧道機(jī)電系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 供配電系統(tǒng)

供配電系統(tǒng)優(yōu)勢在于可對隧道內(nèi)各種機(jī)電設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的電力供應(yīng)，主要包含高壓進(jìn)線、變壓器、低壓配電柜、電纜線路等關(guān)鍵設(shè)備，設(shè)備間相互協(xié)作，可將外部電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)化為適合隧道機(jī)電設(shè)備所需的電壓及電流。在隧道機(jī)電系統(tǒng)中，供配電系統(tǒng)穩(wěn)定性及可靠性與隧道內(nèi)各種設(shè)備運(yùn)行情況有直接關(guān)系。一旦供配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將會導(dǎo)致隧道照明失效、通風(fēng)系統(tǒng)停轉(zhuǎn)、監(jiān)控系統(tǒng)失靈等一系列嚴(yán)重后果，還會對隧道安全運(yùn)行產(chǎn)生一定影響。為此，在對隧道機(jī)電系統(tǒng)供配電進(jìn)行設(shè)計時還應(yīng)對隧道的特殊環(huán)境及運(yùn)行需求予以考慮，通過采用高可靠性、高安全性設(shè)備及材料，對電纜線路進(jìn)行合理布置，保證電力供應(yīng)的連續(xù)性及穩(wěn)定性。

1.2 通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)主要由送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、風(fēng)道以及相關(guān)控制設(shè)備組成，通風(fēng)系統(tǒng)主要應(yīng)用送風(fēng)機(jī)將新鮮空氣送入隧道內(nèi)部，通過排風(fēng)機(jī)將隧道內(nèi)污濁空氣排出，從而保證隧道內(nèi)空氣的順暢流通。在隧道運(yùn)營過程中，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格按照隧道內(nèi)的交通流量、車輛類型以及環(huán)境因素等做出有效調(diào)配，以保證隧道內(nèi)空氣質(zhì)量符合額定準(zhǔn)則。通風(fēng)系統(tǒng)還應(yīng)遵循節(jié)能及環(huán)保要求，通過合理控制策略及優(yōu)化設(shè)計，降低能耗及減少排放。通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性還對隧道的安全舒適有直接影響。當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或運(yùn)行不暢時，隧道內(nèi)空氣質(zhì)量將出現(xiàn)惡化的情況，可能引發(fā)安全事故[2]。

1.3 照明系統(tǒng)

隧道照明系統(tǒng)主要由燈具、光源、控制系統(tǒng)等部分組成，使照明強(qiáng)度均勻平衡，以滿足隧道內(nèi)不同區(qū)域及時段的照明需求。燈具選擇及設(shè)計還應(yīng)對隧道高濕度、塵埃等因素進(jìn)行充分考慮，使燈具穩(wěn)定性及耐用性得到保證，而光源主要采用高效、環(huán)保的LED等新型光源，以有效提升照明及節(jié)能效果。照明控制系統(tǒng)應(yīng)按照隧道內(nèi)外光線變化、交通流量等因素對燈具亮度及開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)節(jié)能和照明效果。此外，系統(tǒng)還應(yīng)具備應(yīng)急照明功能，在緊急情況下可自行開啟，為隧道內(nèi)車輛提供必要的照明保障。

1.4 消防系統(tǒng)

隧道消防系統(tǒng)主要包含火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)。在隧道內(nèi)合理布置煙霧探測器及溫度感應(yīng)器等設(shè)備，對隧道內(nèi)火災(zāi)隱患進(jìn)行實時檢測，一旦發(fā)現(xiàn)異常，將立即發(fā)出報警信號，便于啟動應(yīng)急措施。滅火系統(tǒng)通過采用自動噴水、泡沫滅火等方式，可將火源快速撲滅，防止火勢蔓延情況的發(fā)生。排煙系統(tǒng)則通過強(qiáng)力排煙風(fēng)機(jī)，將煙霧及有害氣體快速排出隧道，確保疏散通道暢通無阻。再者，消防系統(tǒng)的設(shè)計及安裝應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范進(jìn)行，以保證其在各種極端環(huán)境下皆可正常運(yùn)行，還應(yīng)定期對消防系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)與檢查，盡可能避免發(fā)生安全隱患。隧道機(jī)電系統(tǒng)構(gòu)成如表1所示。

2 隧道機(jī)電系統(tǒng)常見問題

2.1 隧道照明燈不斷閃爍

隧道所用燈具在正常工作狀態(tài)下，時常會出現(xiàn)間歇性或持續(xù)性的亮度變化，閃爍主要受電源電壓不穩(wěn)定、燈具老化損壞、控制系統(tǒng)故障等因素影響。當(dāng)電源電壓波動較大時，照明燈亮度也會隨之變化，產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象，而燈具本身的老化或損壞也將出現(xiàn)燈光不穩(wěn)定，出現(xiàn)閃爍情況。同時，控制系統(tǒng)故障也將導(dǎo)致照明燈出現(xiàn)不正常工作情況。隧道照明燈不斷閃爍問題，將對隧道安全運(yùn)營及行車體驗產(chǎn)生影響，導(dǎo)致駕駛員產(chǎn)生視覺錯覺，降低對路況的判斷能力，引發(fā)駕駛員不適及緊張情緒，對行車安全構(gòu)成威脅[3]。

2.2 通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定

通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定主要分為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動、風(fēng)量不均勻以及噪聲過大等方面。其中，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動將出現(xiàn)隧道內(nèi)氣流不穩(wěn)定情況，使得某些區(qū)域出現(xiàn)通風(fēng)不足或過度通風(fēng)現(xiàn)象，對隧道內(nèi)空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響。風(fēng)量不均勻?qū)?dǎo)致某些關(guān)鍵區(qū)域空氣流通不暢，加劇污染物積聚風(fēng)險。再者，通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行時產(chǎn)生的過大噪聲不僅會對隧道內(nèi)行車環(huán)境構(gòu)成威脅，還會對隧道結(jié)構(gòu)造成不必要的振動及損傷。此外，在緊急情況下，一旦通風(fēng)系統(tǒng)無法及時啟動或運(yùn)行不正常，將導(dǎo)致隧道內(nèi)煙霧及有害氣體無法有效排出，增加疏散及救援難度。

2.3 隧道緊急標(biāo)識未能正常啟動

在特殊情況下，如果緊急標(biāo)識無法及時亮起或顯示正確信息，將導(dǎo)致隧道內(nèi)駕駛員及乘客因無法迅速識別安全出口、疏散方向或其他重要提示而陷入恐慌和混亂，從而增加事故傷亡風(fēng)險。再者，緊急標(biāo)識未能正常啟動還會對救援工作效率產(chǎn)生影響。在緊急救援過程中，如果救援人員難以憑借隧道內(nèi)標(biāo)識指示快速定位事故地點或找到安全疏散通道，不僅會阻礙救援行動，情節(jié)嚴(yán)重時，還將致使救援人員自身陷入危險當(dāng)中。

2.4 難以對隧道口照明系統(tǒng)準(zhǔn)確控制

通常情況下，隧道口照明系統(tǒng)需按照天氣、時間、交通流量等多種因素進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)。但由于控制系統(tǒng)不完善或傳感器設(shè)備精度不足，無法對相關(guān)信息進(jìn)行實時獲取及準(zhǔn)確處理，致使照明系統(tǒng)出現(xiàn)調(diào)節(jié)精準(zhǔn)度欠佳的情況。再者，因隧道口照明系統(tǒng)控制策略較為復(fù)雜，其中包含多個子系統(tǒng)的協(xié)同工作，因系統(tǒng)間信息傳輸不暢或控制邏輯不合理，將出現(xiàn)照明系統(tǒng)控制效果不佳的情況，而誤操作及失效情況也常有發(fā)生。此外，因隧道環(huán)境的特殊性，照明設(shè)備極易受到污染、損壞或老化等因素影響，出現(xiàn)控制效果下降情況。

2.5 監(jiān)控系統(tǒng)畫面不清晰或傳輸延遲

當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)畫面不清晰或傳輸延遲等問題時，將出現(xiàn)監(jiān)控畫面模糊，導(dǎo)致關(guān)鍵信息遺漏或誤判等情況發(fā)生。畫面不清晰問題主要表現(xiàn)為監(jiān)控畫面跳頻、色彩失真或細(xì)節(jié)丟失等，正常情況下是攝像頭質(zhì)量不佳、鏡頭污染、圖像處理能力不足或傳輸過程中信號損失等原因?qū)е?。這種不清晰畫面將導(dǎo)致監(jiān)控人員無法準(zhǔn)確判斷隧道內(nèi)的真實情況，對決策造成誤導(dǎo)，使安全風(fēng)險有所增加。傳輸延遲問題主要表現(xiàn)為監(jiān)控畫面更新緩慢、實時性差，甚至出現(xiàn)畫面卡頓或中斷等情況，受網(wǎng)絡(luò)帶寬不足、數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定或系統(tǒng)處理能力不足等因素影響，傳輸延遲還會導(dǎo)致監(jiān)控的實時性及有效性無法得到保證[4]。

3 隧道機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)管理措施

3.1 增加照明系統(tǒng)巡檢頻次

照明系統(tǒng)作為隧道機(jī)電系統(tǒng)不可或缺的關(guān)鍵部分，直接關(guān)系著隧道內(nèi)行車視線及駕駛者視覺舒適度。因此，應(yīng)對照明系統(tǒng)巡檢工作予以高度重視，可通過增加巡檢頻次，及時發(fā)現(xiàn)照明設(shè)備存在的故障或隱患，如燈具損壞、亮度不足、光線分布不均等問題，并在第一時間采取相應(yīng)措施加以治理，從而保證照明系統(tǒng)正常運(yùn)行。再者，增加照明系統(tǒng)巡檢頻次不僅能使隧道內(nèi)照明質(zhì)量得到明顯提升，還可對因照明故障引發(fā)安全事故進(jìn)行有效預(yù)防。在巡檢過程中，維護(hù)人員需對照明設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面檢查，如燈具安裝位置、角度、亮度等參數(shù)是否符合要求，檢驗電纜線路連接是否牢固、有無老化破損等現(xiàn)象。還需對照明系統(tǒng)控制系統(tǒng)做出調(diào)試，確保其穩(wěn)定運(yùn)行及準(zhǔn)確控制。

3.2 定期對通風(fēng)管道清潔維護(hù)

在通風(fēng)管道長期運(yùn)行與使用過程中，將會積累灰塵、污垢及其他雜質(zhì)，此類污物不僅降低通風(fēng)效率，還會滋生細(xì)菌、病毒等有害微生物，對隧道內(nèi)人員健康構(gòu)成潛在威脅。此外，污物積累會出現(xiàn)通風(fēng)管道堵塞情況，對整個通風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)行造成影響。通過定期對通風(fēng)管道進(jìn)行清潔維護(hù)，可有效清除管道內(nèi)污物，以恢復(fù)通風(fēng)系統(tǒng)的正常功能。清潔工作主要通過使用專業(yè)清潔設(shè)備及工具，對管道內(nèi)壁進(jìn)行徹底清掃，去除積累的灰塵、污垢等雜質(zhì)。同時，應(yīng)對通風(fēng)管道進(jìn)行檢查，確保其結(jié)構(gòu)完整、連接緊密，防止漏風(fēng)現(xiàn)象發(fā)生。再者，還應(yīng)按時對通風(fēng)管道進(jìn)行維護(hù)，如對通風(fēng)設(shè)備檢查、調(diào)試和更換，確保其處于正常工作狀態(tài)。此外，應(yīng)對通風(fēng)管道布局及設(shè)計進(jìn)行合理優(yōu)化，提高通風(fēng)效率，降低能耗；還應(yīng)定期開展通風(fēng)管道的清潔維護(hù)工作，從而保障隧道內(nèi)空氣清新及通風(fēng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，以延長通風(fēng)設(shè)備使用壽命，降低維護(hù)成本[5]。

3.3 按時檢查緊急標(biāo)識電源線路及控制系統(tǒng)

電源線路穩(wěn)定性及安全性作為保證緊急標(biāo)識正常工作的根本要素，因隧道環(huán)境復(fù)雜多變，電源線路極易受潮濕、高溫、機(jī)械振動等因素影響，將會導(dǎo)致線路老化、破損或接觸不良等情況發(fā)生。為此，應(yīng)按時檢查電源線路，對潛在安全隱患問題進(jìn)行及時妥善治理。再者，控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行直接影響緊急標(biāo)識的準(zhǔn)確性與及時性。控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制緊急標(biāo)識的開關(guān)、亮度、閃爍頻率等參數(shù)，確保其能夠在關(guān)鍵時刻準(zhǔn)確、快速地發(fā)出警示信息。一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障或誤操作時，將導(dǎo)致緊急標(biāo)識無法正常工作，從而延誤疏散及救援的最佳時機(jī)。因此，需定期對控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查與調(diào)試，確保其始終處于最佳狀態(tài)。此外，按時檢查緊急標(biāo)識電源線路及控制系統(tǒng)還可對隧道機(jī)電系統(tǒng)整體性能起到提升作用。

3.4 引入智能照明控制系統(tǒng)

引入智能照明控制系統(tǒng)，對于隧道機(jī)電系統(tǒng)邁向智能化、高效化發(fā)展來講尤為重要，不僅可使隧道照明管理水平得到明顯提升，還可對行車環(huán)境進(jìn)行有效改善，以增強(qiáng)駕駛者及乘客的出行體驗。智能照明控制系統(tǒng)憑借其先進(jìn)的感知技術(shù)及智能算法，可及時掌握隧道內(nèi)外光照強(qiáng)度、交通流量等信息，并根據(jù)相關(guān)動態(tài)數(shù)據(jù)自動調(diào)整照明亮度及色溫，在白天或光線充足情況下，系統(tǒng)會自動降低照明亮度，不僅可以節(jié)省能源，還可以避免光污染。而在夜間或天氣陰暗時，可快速提升亮度，確保隧道內(nèi)視線清晰，為行車安全提供保障[6]。

智能照明控制系統(tǒng)還應(yīng)具備較強(qiáng)的遠(yuǎn)程控制功能，以便管理人員可通過手機(jī)、電腦等終端設(shè)備，對隧道內(nèi)照明設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控與調(diào)節(jié)；使用遠(yuǎn)程管理方法可使工作效率得到明顯提升，使照明系統(tǒng)維護(hù)變得更加便捷及高效。引入智能照明控制系統(tǒng)，也能使隧道機(jī)電系統(tǒng)整體智能化水平得到明顯提升。智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用，還應(yīng)積極響應(yīng)綠色發(fā)展準(zhǔn)則，通過對照明設(shè)備開關(guān)及亮度進(jìn)行準(zhǔn)確控制，可減少不必要的能源浪費，降低碳排放，為隧道綠色、可持續(xù)發(fā)展提供便利條件。

3.5 采用高清攝像頭和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備

高清攝像頭以其高分辨率和優(yōu)質(zhì)成像能力，為隧道監(jiān)控提供了極具辨識的清晰度，與傳統(tǒng)模擬攝像頭相比，高清攝像頭可對細(xì)節(jié)進(jìn)行精準(zhǔn)捕捉，使監(jiān)控人員可準(zhǔn)確掌握隧道內(nèi)的交通狀況、設(shè)施狀態(tài)以及任何潛在安全隱患。高清畫面可使監(jiān)控效果得到有效提升，以便及時發(fā)現(xiàn)并處理突發(fā)情況。不僅如此，網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備引入可使監(jiān)控畫面實時性得到有效提升，傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)易受傳輸速度及穩(wěn)定性等因素制約，導(dǎo)致監(jiān)控畫面出現(xiàn)延遲或中斷情況。

而網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備采用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及壓縮算法，可實現(xiàn)高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，使監(jiān)控畫面實時性及連續(xù)性得到保證，監(jiān)控人員還可對隧道內(nèi)實時畫面即時獲取，對突發(fā)情況做出迅速響應(yīng)。此外，高清攝像頭和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備的結(jié)合還為隧道的智能化管理提供有力支持。通過高清畫面及網(wǎng)絡(luò)傳輸，監(jiān)控系統(tǒng)可與其他智能化系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接，如智能分析系統(tǒng)、報警系統(tǒng)等。此類系統(tǒng)可基于高清畫面進(jìn)行深度分析和處理，能夠自動識別異常事件并觸發(fā)報警機(jī)制，使隧道安全性及管理效率得到根本保證，為隧道的智能化管理提供有力支持。隧道機(jī)電系統(tǒng)獲取高清畫面如圖1所示：

4 結(jié)論

隨著隧道建設(shè)不斷推進(jìn)，機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)與管理日益對隧道安全運(yùn)營提供有效保障。機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)與管理作為一項長期而復(fù)雜工作，需在實踐中不斷探索創(chuàng)新。未來，應(yīng)對隧道機(jī)電系統(tǒng)新技術(shù)、新應(yīng)用加以重視，對管理流程進(jìn)行優(yōu)化，以提升管理效率，確保隧道機(jī)電系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行，為交通行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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收稿日期：2024-03-26

作者簡介：王慧軍（1983—），男，本科，助理工程師，研究方向：高速公路運(yùn)營管理與維護(hù)。